研究了液相外延生长条件对碲镉汞薄膜材料组分梯度的影响，建立了指导液相外延生长的理论模型。通过改变水平推舟液相外延工艺的汞损失速率，生长出具有正组分梯度的碲镉汞薄膜材料。针对这种特定条件下生长的碲镉汞外延薄膜，通过腐蚀减薄光谱测试与二次离子质谱测试证实了材料具有正组分梯度结构。与传统方法生长的具有负组分梯度的碲镉汞薄膜相比，这种薄膜材料具有相近的表面形貌与红外透射光谱曲线；且具有较高的晶体质量，其X射线衍射双晶摇摆曲线半峰宽达到28.8 arcsec。
碲镉汞 液相外延 组分梯度 二次离子质谱 Hg1-xCdxTe LPE composition gradient SIMS
对InSb红外探测器钝化前清洗工艺进行了研究。在传统清洗方法的基础上增加专用清洗液进行清洗，以优化钝化前InSb材料的表面质量。飞行时间二次离子质谱仪(Time-of-Flight Secondary Ion Mass Spectrometry,TOF-SIMS)质谱检测表明，增加专用清洗液清洗工艺后，InSb材料表面的Si杂质浓度降低了约85%，主要有机物杂质浓度降幅约为30%~60%，表面整体杂质含量显著降低。经流片验证，增加专用清洗液进行钝化前表面清洗，I-V性能更优，InSb光伏芯片的长期可靠性显著提高。这说明钝化前InSb材料的表面质量对InSb红外探测器的性能和可靠性具有重要影响。本文提供的钝化前清洗优化方向具有一定的指导意义。
表面清洗 飞行时间二次离子质谱仪 可靠性 InSb InSb surface cleaning TOF-SIMS reliability
p-on-n结构的碲镉汞红外探测器具有长的少子寿命、低暗电流、高 R0A值等优点, 是高温器件、长波甚长波器件发展的重要器件结构。而国内还鲜有砷注入掺杂 p-on-n长波 HgCdTe探测器的相关报道, 为了满足**、航天等领域对高性能长波探测器迫切的应用需求, 针对 As离子注入的长波 p-on-n碲镉汞红外探测器退火工艺技术进行研究。采用二次离子质谱(SIMS)仪分析注入及退火后 As离子浓度分布情况, 使用半导体参数测试仪表征 pn结的 I-V特性。研究结果表明, 在富汞 0.5 h 430℃＋20h 240℃条件下, 实现 As激活, 成功制备 As注入长波 15 .m 640×512的 p-on-n碲镉汞红外焦平面器件, 器件有效像元率大于 99.7%。该研究对长波甚长波碲镉汞 p-on-n焦平面器件的制备具有重要意义。
As注入掺杂 退火激活 碲镉汞 As implantation and doping, p-on-n, annealing acti p-on-n SIMS
中国科学院上海技术物理研究所红外成像材料与器件重点实验室，上海 200083
通过气相外延技术生长了Au掺杂的Hg1-xCdxTe薄膜材料。利用傅里叶光谱仪和金相显微镜对外延材料进行了表征。通过二次离子质谱(Secondary Ion Mass Spectroscopy, SIMS)技术分析了Au在Hg1-xCdxTe外延层以及CdZnTe衬底中的纵向分布趋势。利用SIMS技术还分析了I、II族和VI、VII族杂质在Hg1-xCdxTe外延层以及CdZnTe衬底中的纵向分布趋势，发现衬底和外延层的过渡区具有吸杂作用。研究结果对提高探测器的性能具有指导意义。
Hg1-xCdxTe晶体 二次离子质谱 气相外延 Au掺杂 杂质 Hg1-xCdxTe crystal secondary ion mass spectroscopy (SIMS) vapor phase epitaxial method Au-doped impurity
1 清华大学分析中心, 北京 100084
2 ULVAC-PHI Inc. 370 Enzo, Chigasaki, Kanagawa, 253-8522, Japan
用飞行时间二次离子质谱(TOF-SIMS)分析研究了冬虫夏草中两个最重要的药效活性物质, 甘露醇和虫草素, 重点研究对应质量数251 amu的质谱峰含有的化学信息。 利用TOF-SIMS高质量分辨率的优势, 检测并识别251和252 amu质谱峰的信号有可能不是保健药理活性物质虫草素C10H13N5O3(251 amu)产生的分子离子峰M+, ［M+H］+, 这或许就是文献中有关研究虫草素存在争论的原因。 TOF-SIMS分析结果为进一步解读251 amu质谱峰的化学内含、 深入研究冬虫夏草中虫草素提供了依据; 同时就甘露醇对应的(181 amu附近)TOF-SIMS负离子质谱峰做了细致的解读, 确认181 amu质谱峰是识别冬虫夏草中甘露醇的可靠依据。 本研究证明, TOF-SIMS是分析、 研究、 鉴别冬虫夏草的有效手段。
冬虫夏草 甘露醇 虫草素 飞行时间二次离子质谱 Cordyceps sinensis Mannitol Cordycepin TOF-SIMS 光谱学与光谱分析
2016, 36(4): 1230
1 西南科技大学 材料科学与工程学院, 四川 绵阳 621010
2 中国工程物理研究院 激光聚变研究中心, 四川 绵阳 621900
为了探寻熔石英表面痕量杂质元素种类以及随HF酸蚀刻过程中的变化情况，用质量分数为1%HF酸溶液对熔石英进行长达24,48,72,96 h的静态蚀刻实验。结合飞行时间二次离子质谱（TOF-SIMS）和X射线光电子能谱（XPS）测试分析结果发现，熔石英试片表面的痕量杂质元素主要含有B,F,K,Ca,Na,Al,Zn和Cr元素，其中绝大部分都存在于贝氏层中，在亚表面缺陷层检测到有K,Ca元素。所含有的K,Na杂质元素会与氟硅酸反应生成氟硅酸盐化合物。分析表明，在HF酸蚀刻的过程中一部分杂质元素将被消除，一部分杂质元素和生成氟硅酸盐化合物会随着蚀刻液逐渐从熔石英表面向表面纵深方向扩散并被试片吸附沉积，且随着深度的加深各元素的相对含量逐渐减少。
熔石英 静态蚀刻 杂质元素 TOF-SIMS结果 XPS结果 fused silica static etching impurity elements TOF-SIMS results XPS results 强激光与粒子束
2016, 28(8): 28081004
中国科学院半导体研究所 材料科学重点实验室, 北京100083
对不同条件下制备的锑化镓抛光晶片表面进行了TOF-SIMS测试比较。结果表明使用体积比为5∶1的HCl与CH3COOH的混合溶液清洗腐蚀(100)GaSb晶片表面, 可以有效地去除金属离子、含S离子和大部分有机物, 而使用 (NH4)2S/(NH4)2SO4混合溶液方法钝化表面,可以使表面大部分Ga和Sb元素硫化, 降低了表面态密度。分析比较了清洗和钝化工艺对晶片表面化学成分的影响。
锑化镓 表面氧化 钝化 GaSb TOF-SIMS TOF-SIMS surface oxidation passivation
中国科学院上海技术物理研究所 红外成像材料与器件重点实验室,上海 200083
采用气相外延技术生长Au掺杂的Hg1-xCdxTe薄膜材料, 利用范德堡法对薄膜材料进行电学性能表征.通过变温霍尔测量, 分析了常规Au掺杂p型薄膜的霍尔系数和霍尔迁移率随温度的变化, 利用二次离子质谱(SIMS)分析薄膜中Au的纵向分布趋势.讨论了三种反常p型薄膜的霍尔系数和霍尔迁移率随温度的变化.通过变磁场霍尔测量, 分析了具有反型层Hg1-xCdxTe薄膜的迁移率谱, 证实了由于表面电子、体电子以及体空穴混合导电造成的反常霍尔性能.
Hg1-xCdxTe晶体 磁输运 迁移率谱 二次离子质谱 Hg1-xCdx Te crystal magneto-transport mobility spectrum secondary ion mass spectroscopy (SIMS)
中科院上海技术物理研究所,半导体材料与器件研究中心,上海,200083
使用二次离子质谱分析(SIMS)方法研究了As在碲镉汞分子束外延样品中的扩散系数.获得了在240℃,380℃和440℃温度下As在碲镉汞材料中的扩散系数,并发现它与退火过程中Hg的分压有关,且Hg空位对As的扩散有明显的辅助增强作用.研究表明在低温段的240℃/24～48小时的退火中As的扩散非常有限,对样品中As的浓度分布影响不大,而在高温段380℃/16小时和440℃/30分钟退火中,As扩散较为明显,能使原来的PN突变结变缓.综合比较As杂质的电学激活以及As扩散因素,高温段440℃/30分钟的退火条件较理想。
砷 扩散 二次离子质谱 碲镉汞 分子束外延 As diffusion SIMS HgCdTe MBE
中国科学院上海技术物理研究所,半导体材料与器件研究中心及红外物理国家重点实验室,上海,200083
报道了用二次离子质谱分析(SIMS)方法对As在碲镉汞分子束外延中的掺入行为的研究结果.发现As在CdTe、HgCdTe表面的粘附系数很低,并与Hg的介入密切相关.对于单晶HgCdTe外延,在170℃生长温度下As的粘附率相对于多晶室温淀积仅为3×10-4,在此生长温度下,通过优化生长条件获得了表面形貌良好的外延材料.通过控制As束源炉的温度可以很好地控制As在HgCdTe层中的原子浓度.
二次离子质谱 分子束外延 碲镉汞 砷掺杂. SIMS MBE HgCdTe As doping.
